俄羅斯國家研究型技術(shù)大學和莫斯科國立鮑曼技術(shù)大學成功使用新型超導(dǎo)fluxonium量子比特實現(xiàn)了雙量子比特操作。其設(shè)計并制造的處理器，單量子比特操控精度達99.97%，雙量子比特操控精度最高達99.22%。近日發(fā)表在《npj量子信息》上的該成果將量子計算機的創(chuàng)建離現(xiàn)實更進一步。

在過去十年中，超導(dǎo)量子比特已成為最成功的量子計算平臺之一。迄今為止，商業(yè)上最成功的超導(dǎo)量子比特是transmon，它被谷歌、IBM和其他世界領(lǐng)先實驗室積極研究并用于量子開發(fā)。

fluxonium量子比特比transmon更復(fù)雜，其主要優(yōu)點是可在大約600兆赫茲的低頻下運行。頻率越低，量子比特的壽命越長，這意味著可用它們執(zhí)行更多操作。在測試過程中，fluxonium量子比特的介電損耗允許保持疊加狀態(tài)比transmon更長。

為保護量子比特免受噪聲影響，研究人員在電路中添加了一個超電感(一種對交流電具有高電阻的超導(dǎo)元件)，它是一個由40個約瑟夫森觸點組成的鏈，兩個超導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)被一層薄薄的電介質(zhì)隔開。

研究人員使用了高精度雙量子比特門：fSim和CZ，去實現(xiàn)一組通用的邏輯運算。為讓量子比特彼此共振，還使用了系統(tǒng)的一個量子比特流的參數(shù)調(diào)制。研究顯示，不僅可同時獲得99.22%以上的雙量子比特運算精度，還可抑制量子比特之間殘留的不需要的相互作用，從而實現(xiàn)并行單量子比特運算，準確率為99.97%。

團隊成員稱，計算量子比特的低頻率不僅為更長的量子比特壽命和閥門操作的準確性開辟了道路，還使在量子比特控制線中使用亞千兆赫茲電子設(shè)備成為可能，這大大降低了量子處理器控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。

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